H2O对通过空气处理技术制造的固体复合电解质性能提高的影响
Xine Fan1, Yanmin Zhou1, Mingda Wang2
1School of Physics and Materials Science, Nanchang University, 999 Xuefu Avenue, Nanchang 330031, China.
ACS applied materials & interfaces
|March 28, 2024
概括
本研究介绍了一种可通过空气处理的方法,用于固态金属电池中必不可少的固体复合电解质 (SCE). 新技术显著提高了Li+导电性,使先进电池组件的制造更容易.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 固态金属电池需要固体复合电解质 (SCE).
- 制造SCE通常需要惰性大气,以防止与环境水分发生反应.
- 由于不活性大气的要求,现有的方法往往是复杂和昂贵的.
研究的目的:
- 开发一种可通过空气处理的技术来制造SCE.
- 为了提高固态电池的SCEs的离子导电性.
- 为了简化固体电解质的制造过程.
主要方法:
- 开发了一种使用LiCF3SO3 (LiOTf),Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZTO) 和PVDF/PVAC聚合物矩阵的可空气加工的SCE制造技术.
- 在电解质溶液中使用微量H2O,以促进LiOTf解离和Li+运输.
- 将LiOTf/LLZTO/PVDF/PVAC溶液涂在一个LiFePO4 (LFP) 阴极上,然后干燥,形成一个LFP-aSCE膜.
主要成果:
- 对空气处理的SCE (aSCE) 实现了5.09 × 10^-4 S cm^-1的室温Li+导电性,比惰性大气中造的SCE (iSCE) 提升了三级.
- 理论计算证实,H2O促进LiOTf解离,并形成统一的Li+运输通道.
- 组装的LFP-aSCE/Li电池表现出色,包括94.7%的初始库伦比克效率和96%的容量保留在0.2°C的180个循环后.
结论:
- 开发的空气处理技术为制造高性能固体电解质提供了简单有效的方法.
- 这种方法克服了对惰性大气的需求,可能降低固态电池的制造成本和复杂性.
- 这项研究为可扩展生产先进固态金属电池铺平了道路.
